एंडोक्राइन disruptor रसायन (EDCs) जीवों के लिए और प्राकृतिक वातावरण के लिए एक गंभीर समस्या का प्रतिनिधित्व करते हैं. Drosophila मेलेनोगैस्टर विवो में ईडीसी प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक आदर्श मॉडल का प्रतिनिधित्व करता है। यहाँ, हम Drosophila में अंत: स्रावी व्यवधान की जांच करने के लिए तरीकों वर्तमान, fecundity पर EDC प्रभाव को संबोधित, प्रजनन क्षमता, विकास के समय, और मक्खी की उम्र.
हाल के वर्षों में वहाँ सबूत बढ़ रहा है कि सभी जीवों और पर्यावरण हार्मोन की तरह रसायनों के संपर्क में हैं, अंत: स्रावी disruptor रसायनों के रूप में जाना जाता है (EDCs). ये रसायन अंत: स्रावी प्रणालियों के सामान्य संतुलन को बदल सकते हैं और प्रतिकूल प्रभाव पैदा कर सकते हैं, साथ ही मानव आबादी या परेशान वृद्धि में हार्मोनल विकारों की बढ़ती संख्या और वन्यजीव प्रजातियों में प्रजनन कम हो सकते हैं। कुछ EDCs के लिए, वहाँ स्वास्थ्य प्रभाव और उनके उपयोग पर प्रतिबंध प्रलेखित रहे हैं. हालांकि, उनमें से ज्यादातर के लिए, वहाँ अभी भी इस अर्थ में कोई वैज्ञानिक सबूत है. पूर्ण जीव में एक रसायन के संभावित अंत: स्रावी प्रभाव को सत्यापित करने के लिए, हम इसे उचित मॉडल प्रणाली में परीक्षण की जरूरत है, साथ ही फल मक्खी में, Drosophila मेलेनोगास्टर. यहाँ हम Drosophila में अंत: स्रावी व्यवधान का अध्ययन करने के लिए विवो प्रोटोकॉल में विस्तृत रिपोर्ट, fecundity पर EDC प्रभाव को संबोधित / पिछले कुछ वर्षों में, हम इन Drosophila जीवन लक्षण का इस्तेमाल करने के लिए जोखिम के प्रभाव की जांच करने के लिए 17-जेड-एथिनीलेस्टेराडॉल (EE2), बिसफेनोल ए (BPA), और bisphenol AF (BPA एफ). कुल मिलाकर, इन परख सभी Drosophila जीवन चरणों को कवर किया और यह संभव सभी हार्मोन मध्यस्थता प्रक्रियाओं में अंत: स्रावी व्यवधान का मूल्यांकन करने के लिए बनाया है. प्रजनन क्षमता/उर्वरता और विकासात्मक समय परख क्रमशः मक्खी प्रजनन निष्पादन और विकासात्मक चरणों पर ईडीसी प्रभाव को मापने के लिए उपयोगी थे। अंत में, जीवन परख वयस्कों के लिए पुरानी EDC जोखिम शामिल है और उनके उत्तरजीवी मापा. हालांकि, इन जीवन लक्षण भी कई प्रयोगात्मक कारकों है कि ध्यान से नियंत्रित किया जाना था से प्रभावित किया जा सकता है. तो, इस काम में, हम प्रक्रियाओं हम इन assays के सही परिणाम के लिए अनुकूलित है की एक श्रृंखला का सुझाव देते हैं. इन तरीकों वैज्ञानिकों किसी भी EDC के लिए या Drosophila में विभिन्न EDCs के मिश्रण के लिए अंत: स्रावी व्यवधान स्थापित करने के लिए अनुमति देते हैं, हालांकि अंत: स्रावी प्रभाव के लिए जिम्मेदार तंत्र की पहचान करने के लिए, आगे निबंध की जरूरत हो सकती है.
मानव गतिविधियों को पर्यावरण में रसायनों की एक विशाल मात्रा है, जो जीवों के लिए एक गंभीर समस्या का प्रतिनिधित्व करते हैं और प्राकृतिक पारिस्थितिकी प्रणालियों1के लिए जारी किया गया है. इन प्रदूषकों में से, यह अनुमान है कि लगभग 1,000 विभिन्न रसायनों अंत: स्रावी प्रणालियों के सामान्य संतुलन को बदल सकते हैं; इस संपत्ति के अनुसार, उन्हें अंत: स्रावी बाधा वाले रसायनों (ईडीसी) के रूप में वर्गीकृत किया गया है। विशेष रूप से, एंडोक्राइन सोसायटी द्वारा हाल ही में एक परिभाषा के आधार पर, EDCs कर रहे हैं “एक exogenous रासायनिक, या रसायनों का मिश्रण, कि हार्मोन कार्रवाई के किसी भी पहलू के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं”2. पिछले तीन दशकों में इस बात के वैज्ञानिक प्रमाण मिल रहे हैं कि ईडी सी डवप और पशुओं और पौधों के प्रजनन और विकास को प्रभावित कर सकता है3,4,5,6,7, 8. इसके अलावा, ईडीसी जोखिम कैंसर, मोटापा, मधुमेह, थायराइड रोगों, और व्यवहार विकारों9,10,11सहित कुछ मानव रोगोंकेबढ़ते प्रसार से संबंधित रहा है।
ईडीसी के सामान्य तंत्र
उनके आणविक गुणों के कारण, ईडीसी हार्मोन या हार्मोन अग्रदूतों की तरह व्यवहार करते हैं3,4,5,6,7,8,9, 10,11,12. इस अर्थ में, वे एक हार्मोन रिसेप्टर के लिए बाध्य कर सकते हैं और या तो हार्मोन गतिविधि नकल करके या अंतर्जात हार्मोन बंधन अवरुद्ध द्वारा अंत: स्रावी प्रणालियों को बाधित. पहले मामले में, रिसेप्टर के लिए बाध्यकारी के बाद, वे इसे सक्रिय कर सकते हैं के रूप में अपने प्राकृतिक हार्मोन करना होगा. दूसरे मामले में, रिसेप्टर के लिए EDC की बाइंडिंग अपने प्राकृतिक हार्मोन की बंधन को रोकता है, इसलिए रिसेप्टर अवरुद्ध है और अब सक्रिय किया जा सकता है, यहां तक कि अपने प्राकृतिक हार्मोन की उपस्थिति में3. एक परिणाम के रूप में, EDCs कई प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे संश्लेषण, स्राव, परिवहन, चयापचय, या अंतर्जात हार्मोन है कि homeostasis के रखरखाव के लिए जिम्मेदार हैं की परिधीय कार्रवाई, प्रजनन, विकास, और / जीव. रिसेप्टर बाइंडिंग ईडीसी के लिए अब तक वर्णित कार्रवाई का एकमात्र तरीका नहीं है। अब यह स्पष्ट है कि वे एंजाइमी रास्ते में कोसक्रियित्र या कोरिप्रेसर की भर्ती करके या जीन अभिव्यक्ति को विनियमित करने वाले एपिजेनेटिक मार्कर को संशोधित करके भी कार्य कर सकते हैं10,11,12,13 14, वर्तमान पीढ़ी के लिए ही नहीं बल्कि आने वालीपीढियों के स्वास्थ्य के लिए भी परिणाम हैं .
ड्रोसोफिला हार्मोन
चयनित ईडीसी के संभावित प्रभावों का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है, दोनों वन्यजीव प्रजातियों में और कई मॉडल प्रणालियों में, जिनमें अंत: स्रावी तंत्र काफी अच्छी तरह से जाना जाता है। अकशेरुकी के लिए, अंत: स्रावी प्रणालियों है कि विकास को प्रभावित, विकास, और प्रजनन बड़े पैमाने पर कई कारणों के लिए कीड़ों में विशेषता है, जैविक अनुसंधान के क्षेत्र में उनके व्यापक उपयोग को शामिल, उनके आर्थिक महत्व, और अंत में कीट कीटों की हार्मोन प्रणाली के साथ विशेष रूप से हस्तक्षेप करने में सक्षम कीटनाशकों का विकास।
विशेष रूप से, कीड़ों के बीच, फल मक्खी डी melanogaster EDCs के संभावित अंत: स्रावी प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए एक बहुत शक्तिशाली मॉडल प्रणाली साबित हो गया है. डी मेलेनोगैस्टरमें, साथ ही कशेरुकियों में, हार्मोन पूरे जीवन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस जीव में, तीन मुख्य हार्मोनल सिस्टम होते हैं, जिनमें स्टेरॉयड हार्मोन 20-hydroxyecdysone (20E)15,16, सेस्क्वीट्रिपेनॉइड किशोर हार्मोन (जेएच)17, और न्यूरोपेप्टाइड और पेप्टाइड/ हार्मोन18| इस तीसरे समूह के कई पेप्टाइड्स के होते हैं और अधिक हाल ही में की खोज की, लेकिन स्पष्ट रूप से इस तरह के दीर्घायु के रूप में शारीरिक और व्यवहार प्रक्रियाओं की एक विशाल विविधता में शामिल, homeostasis, चयापचय, प्रजनन, स्मृति, और चलन नियंत्रण. 20E कोलेस्ट्रॉल व्युत्पन्न स्टेरॉयड हार्मोन के लिए समजात है जैसे एस्ट्राडियोल, जबकि JH रेटिनॉइक एसिड के साथ कुछ समानताएं साझा करता है; ये दोनों ड्रोसोफिला19,20में बेहतर ज्ञात हार्मोन हैं . उनका संतुलन मोलिंग और कायांतरण के समन्वय में महत्वपूर्ण है, साथ ही प्रजनन, जीवन, और व्यवहार21जैसे कई postdevelopmental प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने में, इस प्रकार अंत: स्रावी परीक्षण के लिए विभिन्न संभावनाओं की पेशकश ड्रोसोफिला में व्यवधान। इसके अलावा, कीटों में विकासात्मक और प्रजनन अंत: स्रावी-मध्यस्थ प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करने के लिए विकसित तथाकथित तीसरी पीढ़ी के कीटनाशकों के मुख्य लक्ष्य हैं। इन रसायनों की कार्रवाई के एगोनिस्ट या विरोधी मोड अच्छी तरह से जाना जाता है, और इस प्रकार वे22कीड़ों के विकास, प्रजनन, और विकास पर संभावित EDCs के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए संदर्भ मानकों के रूप में सेवा कर सकते हैं. उदाहरण के लिए, मेथोप्रीन, जिसका व्यापक रूप से मच्छरों और अन्य जलीय कीटों को नियंत्रित करने में उपयोग किया गया है23,24,एक JH एगोनिस्ट के रूप में काम करता है और 20E प्रेरित जीन प्रतिलेखन और कायांतरण को दबाता है।
हार्मोन के अलावा, परमाणु रिसेप्टर (एनआर) Drosophila में superfamily भी अच्छी तरह से जाना जाता है; इसमें 18 विकासवादी संरक्षित प्रतिलेखन कारक होते हैं जो हार्मोन पर निर्भर विकास पथ को नियंत्रित करने में शामिल होते हैं, साथ ही प्रजनन और शरीर क्रिया विज्ञान25. ये हार्मोन एनआर सभी छह एनआर superfamily subtypes के हैं, neurotransmission में शामिल उन सहित26, दो retinoic एसिड NRs के लिए, और स्टेरॉयड एनआर के लिए उन है कि, कशेरुकियों में, EDCs27के प्राथमिक लक्ष्यों में से एक का प्रतिनिधित्व करते हैं.
EDCs के अध्ययन के लिए एक मॉडल प्रणाली के रूप में Drosophila
वर्तमान में, आणविक गुणों के आधार पर, दुनिया भर में कई पर्यावरण एजेंसियों के लिए विभिन्न मानव निर्मित रसायनों के लिए अंत: स्रावी प्रणालियों के साथ हस्तक्षेप करने की क्षमता का योगदान कर रहे हैं. यह देखते हुए कि EDCs पर्यावरण के लिए और जीवों के लिए एक वैश्विक और सर्वव्यापी समस्या है, इस क्षेत्र में अनुसंधान के समग्र लक्ष्य के लिए उनके रोग के बोझ को कम करने के लिए है, साथ ही उनके प्रतिकूल प्रभाव से जीवों की रक्षा के लिए. आदेश में एक रासायनिक के संभावित अंत: स्रावी प्रभाव के बारे में समझ को गहरा करने के लिए, यह vivo में परीक्षण करने के लिए आवश्यक है. यह अंत करने के लिए, डी melanogaster एक वैध मॉडल प्रणाली का प्रतिनिधित्व करता है. तारीख करने के लिए, फल मक्खी बड़े पैमाने पर कई पर्यावरण EDCs के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए vivo मॉडल में के रूप में इस्तेमाल किया गया है; यह सूचित किया गया है कि कई ईडीसी के संपर्क में, जैसे डिब्यूटिल थैलेट (डीबीपी)28,बिस्फेनोल ए (बीपीए), 4-नोनिफेनोल (4-एनपी), 4-tert-octylphenol (4-tert-OP)29, मिथाइलपैराबेन (एमपी)30,एथिलपैराबेन (ईपी)31, 32, बिस्-(2-एथिहेक्सिल) थैलेट (डीएचपी)33,और 17-जेड-एथिनिलस्टेडियोल (ई2)34,कशेरुकी मॉडल ों के रूप में चयापचय और अंत: स्रावी कार्यों को प्रभावित करता है। कई कारणों से अनुसंधान के इस क्षेत्र में एक मॉडल के रूप में इसके उपयोग के लिए नेतृत्व किया है. अपने अंत: स्रावी प्रणालियों के एक उत्कृष्ट ज्ञान के अलावा, आगे के लाभ अपने छोटे जीवन चक्र, कम लागत, आसानी से manipulable जीनोम, अनुसंधान का एक लंबा इतिहास, और कई तकनीकी संभावनाओं (FlyBase वेबसाइट देखें, http://flybase.org/) शामिल हैं. डी मेलेनोगैस्टर भी आसानी से पर्यावरणीय कारकों के लिए transgenerational प्रभाव और जनसंख्या प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली मॉडल प्रदान करता है8 और उच्च जानवरों में विवो अध्ययन में के लिए प्रासंगिक नैतिक मुद्दों से बचा जाता है. इसके अलावा, फल मक्खी मानव जो Drosophila EDC assays के लिए यह संभव बनाने के लिए भविष्यवाणी या मानव स्वास्थ्य के लिए इन रसायनों के संभावित प्रभावों का सुझाव देने में मदद करने के लिए संभव हो सकता है के साथ जीन संरक्षण के एक उच्च डिग्री के शेयरों. मानव स्वास्थ्य प्रभाव के बारे में समझ का विस्तार करने के अलावा, Drosophila इस तरह के जैव विविधता हानि और पर्यावरण गिरावट के रूप में पर्यावरण के लिए EDC जोखिम के जोखिम का आकलन करने में मदद कर सकते हैं. अंत में, फल मक्खी प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल किया जा रहा है, जहां संभावित रूप से इसके विकास को प्रभावित करने वाले कारकों, प्रजनन, और उम्र नियंत्रण में रखा जा सकता है ताकि पदार्थ के लिए किसी भी बदलाव विशेषता के लिए परीक्षण किया जा करने के लिए अतिरिक्त लाभ प्रदान करता है.
इसे ध्यान में रखते, हम कुछ Drosophila हार्मोनल लक्षण पर EDC प्रभाव का निर्धारण करने के लिए सरल और मजबूत फिटनेस assays अनुकूलित किया है, जैसे fecundity / इन परखों का व्यापक रूप से उपयोग कुछ ईडीसी23,24,25,26,27 केलिए किया गया है . विशेष रूप से, हम सिंथेटिक एस्ट्रोजन EE234 के लिए जोखिम के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए निम्नलिखित प्रोटोकॉल का इस्तेमाल किया है और BPA करने के लिए और bisphenol वायुसेना (BPA एफ) (अप्रकाशित डेटा). इन प्रोटोकॉल आसानी से एक समय में एक दिया EDC के प्रभाव की जांच करने के लिए संशोधित किया जा सकता है, साथ ही डी melanogasterमें कई EDCs के संयुक्त प्रभाव.
फल मक्खी डी मेलेनोगास्टर को डीबीपी28,बीपीए, 4-एनपी, 4-टर्ट-ओपी29,एमपी30,ईपी31 जैसे पर्यावरणीय ईडीसी के संभावित प्रभावों की जांच करने के लिए एक इनविवो मॉडल प्…
The authors have nothing to disclose.
लेखक तकनीकी सहायता के लिए Orsolina Petillo धन्यवाद. लेखकों ग्रंथ सूची समर्थन के लिए डॉ Mariarosaria Aletta (CNR) धन्यवाद. लेखकों उन्हें EDC दुनिया के लिए शुरू करने के लिए डॉ गुस्तावो Damiano मिता धन्यवाद. लेखकों उनकी सहायता के लिए Leica माइक्रोसिस्टम्स और Pascule Romano धन्यवाद. इस शोध परियोजना PON03PE द्वारा समर्थित किया गया था $00110$1. “Sviluppo di nanotecnologie ओरिएंटेट alla Rigenerazione e Ricostruzione Tissutale, Implantologia e Sensoristica in Odontoiatria/oculistica” एक्रोनिमो “सोरिसो”; समिति: पीओ FESR 2014-2020 CAMPANIA; परियोजना पीओ FESR कैम्पेनिया 2007-2013 “NANOTECNOLOGIE PER IL RILASCIO CONTROLLATO DI MOLECOLE BIO-ATTIVE NANOTECNOLOGIE”.
17α-Ethinylestradiol | Sigma | E4876-1G | |
Agar for Drosophila medium | BIOSIGMA | 789148 | |
Bisphenol A | Sigma | 239658-50G | |
Bisphenol AF | Sigma | 90477-100MG | |
Cornmeal | CA' BIANCA | ||
Diethyl ether | Sigma | ||
Drosophila Vials | BIOSIGMA | 789008 | 25×95 mm |
Drosophila Vials | BIOSIGMA | 789009 | 29×95 mm |
Drosophila Vials | Kaltek | 187 | 22X63 |
Embryo collection cage | Crafts | Plexiglass cylinder (12,5 x7 cm) with an open end and the other end closed by a rectangular base in which a slot allows the insertion of special trays for laying | |
Ethanol | FLUKA | 2860 | |
Etherizer | Crafts | cylindrical glass container with a cotton plug | |
Glass Bottle | 250mL Bottles | ||
Glass Vials | Microtech | ST 10024 | FLAT BOTTOM TUBE 100X24 |
Hand blender Pimmy | Ariete | food processor | |
Instant Success yeast | ESKA | Powdered yeast | |
Laying tray | Crafts | plexiglass trays (11 x 2,6 cm) in wich to pour medium for laying | |
Methyl4-hydroxybenzoate | SIGMA | H5501 | |
Petri Dish | Falcon | 351016 | 60×5 |
Red dye no. 40 | SIGMA | 16035 | |
Stereomicroscope with LED lights | Leica | S4E | |
Sucrose | HIMEDIA | MB025 | |
Tomato sauce | Cirio |